计算机硬件课程设计：8位复杂模型机构建

"硬件课程设计——复杂模型机设计" 在本次硬件课程设计中，学生被要求设计并实现一个复杂的模型机，旨在系统化所学的计算机硬件知识，提升设计能力和实践技能。设计过程中，学生们需要考虑计算机的多个核心组成部分，包括指令系统、数据通路、微程序控制以及实验设备的使用。 设计思想涵盖以下关键步骤： 1. 确定设计目标：首先，要明确计算机的功能和预期用途，这将指导后续的设计工作。 2. 确定指令系统：设计数据的表示格式，例如8位数据格式，分为符号位和尾数。同时，定义指令编码、类型，并决定需要的指令集，如算术逻辑运算、访存、控制转移、I/O和停机指令。例如，算术逻辑运算指令由一个操作码（OP-CODE）和两个寄存器选择位（RS和RD）组成。 3. 总体结构与数据通路：规划各部件布局，如CPU、内存、输入/输出设备之间的连接。列出信息传递路径和所需的微命令，以实现高效的数据通信。 4. 设计指令执行流程：为每条指令制定执行步骤，考虑到指令的复杂性，确定所需的机器周期数。对于微程序控制的计算机，需要根据总线结构来安排微操作在同一微指令中。 5. 确定微程序地址：依据微地址的生成方法，为每条微程序分配地址，并处理分支转移。 6. 微指令格式化：将微程序流程中的所有微操作转换为二进制代码，存储在控制存储器中。 7. 组装与调试：在全面测试之前，先进行模块化的组装和分步调试，确保每个功能模块的正常运行。 实验设备包括TDN—CM++教学试验系统和一台PC微机，这些工具用于实际构建和测试模型机。 设计内容是构建一个具有微程序控制的8位模型机，至少包含10条指令。例如，访存指令和转移指令通过一个操作码（OP-CODE），寻址模式（M）和位移量（D）来表示，支持直接和间接寻址。 通过这样的课程设计，学生不仅深化了对计算机硬件的理解，还锻炼了解决问题和实际操作的能力，为未来在硬件领域的工作打下了坚实的基础。